Bacillus anthracis in China si relatia sa cu descendentii mondiali

  • Articol de cercetare
  • Acces deschis
  • Publicat: 15 aprilie 2009
  • Tatum S Simonson1,
  • Richard T Okinaka1,2,
  • Bingxiang Wang3,
  • W Ryan Easterday1,
  • Lynn Huynh1,
  • Jana M U’Ren1,
  • Meghan Dukerich1,
  • Shaylan R Zanecki1,
  • Leo J Kenefic1,
  • Jodi Beaudry1,
  • James M Schupp1,
  • Talima Pearson1,
  • David M Wagner1,
  • Alex Hoffmaster4,
  • Jacques Ravel5 &
  • Paul Keim 1,2,2 

BMC Microbiology volumul 9 , Numar articol: 71 (2009) Citati acest articol

  • 6761 Accesari

  • 63 Citatii

  • 34 Altmetric

  • Detalii despre valori

Abstract

fundal

Modelul global de distributie a 1033 izolate de B. anthracis a fost anterior definit de un set de 12 polimorfisme canonice cu un singur nucleotid conservat (canSNP). Aceste studii au intarit prezenta a trei linii majore si a 12 sub-linii si sub-grupuri ale acestui agent patogen cauzator de antrax. Izolatele care formeaza descendenta A (spre deosebire de descendentele B si C) s-au raspandit pe scara larga in intreaga lume si formeaza baza pentru dispozitia geografica a antraxului „modern”. O colectie de arhiva de 191 B. anthracis diferiteizolatele din China ofera o privire asupra posibilului rol al comertului si comertului chinez in raspandirea anumitor sub-linii ale acestui agent patogen. Pentru examinarea acestei colectii arhivare de izolati s-au folosit polimorfismul canonic cu un singur nucleotid (canSNP) si analiza VNTR cu locus multiplu (MLVA).

Rezultate

Studiul canSNP indica faptul ca exista 5 sub-linii / sub-grupuri diferite in China din 12 genotipuri canSNP la nivel mondial descrise anterior. Trei dintre aceste genotipuri canSNP au fost gasite doar in provincia cea mai vestica a Chinei, Xinjiang. Aceste genotipuri au fost A.Br.008 / 009, un subgrup care este raspandit in cea mai mare parte a Europei si Asiei; A.Br.Aust 94, o sub-linie care este prezenta in Europa si India si A.Br.Vollum, o linie care este prezenta si in Europa. Celelalte doua genotipuri canSNP sunt raspandite in intreaga China si apartin subgrupului A.Br.001 / 002 si sub-liniei A.Br.Ames, doua genotipuri strans legate. Tastarea MLVA adauga rezolutie izolatelor din fiecare genotip canSNP si indici de diversitate pentru subgrupurile A.Br.008 / 009 si A.Br.001 / 002 sugereaza ca acestea reprezinta clade mai vechi si stabilite in China. escorte mulatre

Concluzie

Izolatele B. anthracis au fost recuperate din trei sub-grupuri canSNP (A.Br.008 / 009, A.Br.Aust94 si A.Br.Vollum) in cea mai vestica portiune a marii provincii chineze Xinjiang. Orasul Kashi din aceasta provincie pare sa fi servit ca o rascruce de drumuri nu numai pentru comert, ci si pentru miscarea bolilor precum antraxul de-a lungul vechiului „drum de matase”. Inferenta filogenetica sugereaza, de asemenea, ca sub-linia A.Br.Ames, identificata pentru prima data in tulpina originala Ames izolata din comitatul Jim Hogg, TX, este descendenta din subgrupul A.Br.001 / 002 care are o prezenta majora in cea mai mare parte a Chinei. Aceste rezultate sugereaza o discontinuitate genetica intre sub-linia Ames mai tanara din Texas si marea sub-linie de vest din America de Nord raspandita in centrul Canadei si Dakota.

fundal

Cartile medicale chinezesti antice sugereaza ca o boala asemanatoare antraxului este prezenta in China de mai mult de 5.000 de ani si ca pana in 500-600 d.Hr. epidemiologia si simptomele antraxului au fost descrise [1]. Un raport din 1995 din China a descris rezultatele unui proiect de supraveghere si control al antraxului in 10 provincii din China in perioada 1990-1994 [2]. Statiile din aceste 10 provincii (Sichuan, Tibet, Mongolia Interioara, Xinjiang, Qinghai, Gansu, Guangxi, Guihou, Yunnan si Hunan) au raportat 72 de focare si 8.988 de cazuri de antrax la oameni. Aceste rezultate, care indica o istorie indelungata si niveluri semnificative de contaminare in aceste domenii specifice, sunt motivul ingrijorarii Institutului chinez de epidemiologie si microbiologie [2].

Structura populatiei Bacillus anthracis a inceput recent sa fie rezolvata cu modele geografice specifice raspandite in zone locuite in mare parte de om si animalele sale. Rezolutia genetica mai mare in B. anthracis a rezultat din doua abordari de tipare moleculara: o analiza comparativa continua, polimorfism cu nucleotid unic (SNP) a diverselor izolate care descrie un arbore bazal conservat, derivat clonal, [3] si o repetare in tandem cu numar variabil de locus multiplu de analiza (MLVA) care ofera o rezolutie imbunatatita intre izolatele individuale [4-7]. feisbuc matrimoniale Acest proces de tipare moleculara a fost aplicat acum studiului izolatelor din China.

O colectie de arhiva de 191 izolate de B. anthracis din China [colectia dateaza din 1947-1983, cu exceptia izolatelor A0034 (1993) si A0038 (1997)] a fost obtinuta si utilizata in acest studiu (a se vedea Metode si fisa suplimentara 1). Aceasta colectie continea un subset neobisnuit de 122 B. anthracisizolate recuperate din sol, inclusiv 107 izolate colectate intre 1981/1982 in provincia Xinjiang. Aceasta provincie este situata in cel mai vestic varf al Chinei si a fost una dintre cele 10 regiuni chestionate in studiul realizat in perioada 1990-1994. Izolatele ramase provin din multe regiuni din intreaga China. Acest raport se concentreaza pe genotiparea moleculara a acestor 191 izolate. Scopul nostru a fost sa determinam natura si distributia genotipurilor gasite in China si sa stabilim relatii filogenetice intre aceste izolate si cele gasite in alte parti ale lumii.

Analiza SNP canonica

Analiza comparativa originala a secventelor genomului intreg de 5 B. anthracis a examinat starea a ~ 1.000 polimorfisme cu nucleotide unice (SNP) in 26 de izolate diverse [3]. Acest studiu a relevat un arbore filogenetic extrem de conservat, cu un singur caracter homoplastic in aproximativ 26.000 de masuratori. Aceste rezultate au determinat ipoteza ca cateva „SNP-uri canonice” plasate strategic ar putea inlocui cele 1.000 de teste si ar putea descrie totusi un arbore precis bazat pe SNP. Aceasta idee a fost confirmata intr-un studiu folosind 13 SNP canonici (canSNP) pentru a examina 1.000 de izolate de B. anthracis la nivel mondial [5]. Figura 1 ilustreaza acest arbore original canSNP si este utilizat aici pentru a defini nomenclatura si terminologia importante.

figura 1

Cele douasprezece canSNP subgrupuri si sub-linii ale lui B. anthracis . Determinat de analiza a 14 situri canSNP descrise de Van Ert si colab. [5]. Cele cinci grupuri canSNP reprezentate in China sunt indicate in fonturi mai mari si indraznete in acest Neighbor Joining Tree. Numarul de izolate (N), genotipuri (G) si indicele de diversitate al Nei [8] in cadrul grupurilor (D) sunt ilustrate in tabelul din stanga jos. publi 24 matrimoniale tg jiu Arborii care se unesc cu vecinii pe baza genotipurilor MLVA suplimentare in cadrul fiecaruia dintre aceste 5 grupuri canSNP sunt ilustrate in figurile 3 si 5.

Arborele de baza este acum definit de 7 genomuri secventiate care formeaza 7 subramuri sau sub-linii care se termina cu „stele” in Figura 1. Fiecare dintre aceste sublinii este desemnata de nomenclatura din intregul sit al secventei genomului din Genbank, de ex. A.Br Ames, A.Br.WNA (pentru vestul Americii de Nord) si A.Br.Vollum. Pozitia relativa a fiecarui canSNP este indicata printr-un script vertical si o sageata mica si este definita in mod arbitrar, de exemplu, ca A.Br.001 in care A se refera la subgrupul principal si 001 este primul canSNP (vezi sub-ul A.Br.Ames -linia din Figura 1, de asemenea [5]). In acest caz, derivatul A.Br.001 SNP defineste toate izolatele care se afla pe aceeasi ramura ca tulpina Ames secventiata. In plus fata de aceste 7 sub-linii, analiza a 26 de izolate diverse a descoperit 5 noduri sau sub-grupuri de-a lungul ramurilor acestui copac. Patru dintre aceste noduri se afla in ramura A majora si unul este in ramura B (a se vedea „cercurile” din Figura 1). Aceste noduri sunt definite de cele doua canSNP-uri de pe ambele parti ale pozitiei nodului, de exemplu A.Br.001 / 002 sau A.Br.008 / 009. Toate cele 1.000 de izolate initiale din studiul Van Ert [5] au fost plasate intr-unul si numai unul dintre aceste 12 sub-linii sau sub-grupuri. escorte suceava mature

Rezultate

Analiza CanSNP a izolatelor din China

Izolatele de 191 B. anthracis din China au fost distribuite in doar cinci dintre aceste 12 sub-linii / subgrupuri canSNP descrise de Van Ert si colab. [5]. Aceste grupuri canSNP au fost A.Br.Vollum, A.Br.Aust.94, A.Br.001 / 002, A.Br.Ames si A.Br.008 / 009 (Figurile 1 si 2). Patru dintre sub-linii / sub-grupuri (A.Br.Vollum, A.Br.Aust.94, A.Br.008 / 009 si A.Br.001 / 002) au fost gasite in provincia de vest a Chinei, Xinjiang (Figura 2). Dar numai izolatele din subgrupul A. curve cudalbi Br.001 / 002 si sub-linia apropiata A.Br.Ames au fost gasite imprastiate in celelalte regiuni din China de la est la vest. Aceste descoperiri sugereaza in mod clar 4 sau 5 introduceri separate de B. anthracis in sau in afara Chinei, cu 3 implicand eventual rutele definite ca Drumul Matasii.

Figura 2

Distributia geografica a izolatelor de B. anthracis in China . Aceasta distributie se bazeaza pe 12 genotipuri canSNP descrise in Figura 1 si analiza a 191 de izolate din China; vezi si [5]. Traseele rosii includ orasul vestic Kashi din provincia Xinjiang, principala intersectie in China si in jurul desertului Taklimakan care duce in provinciile estice ale Chinei.

Subgrupul A.Br.008 / 009 este un cluster care predomina in toata Europa, Orientul Mijlociu si China. Provincia Xinjiang a avut 49 din totalul de 156 A.Br.008 / 009 izolate la nivel mondial (tabelul se insereaza in Figura 1 si [5]). Aceasta provincie avea, de asemenea, 44 din 188 de izolate din intreaga lume ale izolatelor A.Br.Aust94. Acesta este un subgrup care este, de asemenea, bine reprezentat in Turcia si India vecine. Un subset mai mic al sub-liniei A.Br.Vollum (gasit si in Europa si Africa) reprezinta 16 esantioane din Xinjiang dintr-un set mondial care totalizeaza 48 de izolate (tabelul se insereaza in Figura 1).

Restul Chinei este dominat de subgrupul A.Br.001 / 002. matrimoniale tg mures Izolatele chinezesti reprezinta 74 din cele 106 izolate din colectia noastra mondiala de izolate de subgrup A.Br.001 / 002 (Figura 1 si [5]). Doar 9 dintre aceste izolate provin din provincia Xinjiang spre vest. In mod similar, exista 8 izolate din 19 izolate la nivel mondial in sub-linia A.Br. Ames din principalele parti ale Chinei.

Analiza MLVA a lui A.Br.008 / 009, A.Br.Aust94 si A.Br.Vollum

Tastarea CanSNP a acestor izolate a indicat deja ca au existat 49 de izolate chineze totale din subgrupul A.Br.008 / 009, 44 din sublinia A.Br.Aust94 si 15 din A.Br.Vollum (Figura 1) . Subtiparea suplimentara utilizand 15 markeri MLVA indica faptul ca au existat doar 3 genotipuri MLVA atat in ​​sub-linii A.Br.Vollum (Nei Diversity Index = 0,038 [8]) cat si A.Br.Aust94 (Nei’s Diversity Index = 0,031) dar 14 genotipuri MLVA din A.Br. matrimoniale iasi casatorie 008 / 009 (Nei’s Diversity Index = 0.143, Figurile 1, 3a, 3b si 3c). Aceste rezultate sugereaza infectii si focare repetate pentru fiecare dintre aceste subgrupuri de B. anthracis. Identificarea a 14 genotipuri pentru subgrupurile A.Br.008 / 009 este o indicatie a unei combinatii de eventuale introduceri repetate si infectii si a unui istoric semnificativ mai lung pentru aceasta clada speciala din aceasta regiune.

Figura 3

MLVA15 Analiza izolatelor chinezesti apartinand A.Br.Vollum, A.BrAust94 si A.Br.008 / 009 canSNP sub-linii / sub-grupuri . Reprezentantii acestor trei subgrupuri au fost gasiti numai in izolate recuperate in provincia Xinjiang sau in locatii necunoscute din China (n = 2). Toate aceste izolate au fost recuperate din probe de sol din aceasta provincie.

Prabusirea ramurii si analiza SNP in curs

Una dintre descoperirile mai remarcabile din analiza SNP a intregului genom al a 5 izolate diverse de Pearson si colab. [3] a existat o lipsa aproape totala de markeri SNP homoplastici intr-o interogare a statutului a aproape 1.000 de pozitii SNP in 26 de izolate diverse. Aceasta descoperire a descoperit un fenomen numit „colaps de ramura” care a dus la un copac care nu avea ramificare, cu exceptia celor create de 7 genomuri de referinta secventiate. Restul de 26 de izolate erau atunci fie parte a uneia dintre aceste sapte „sub-linii”, fie parte a 5 noduri fara ramificare („sub-grupuri”) pe una dintre cele 7 ramuri. In timp ce arborele canSNP este extrem de precis in tastarea a 1033 de izolate, nu are rezolutie, deoarece reflecta rezultatele a doar 13 din aproape 1.000 de SNP-uri.

Rezolutia imbunatatita intre doua puncte a fost demonstrata de o analiza extinsa a ramurii specifice Ames [9, 10] atunci cand statutul a 29 SNP care definesc aceasta ramura au fost determinate pentru cele 12 izolate originale de tip Ames. Aceste analize au o influenta directa asupra izolatelor din China care sunt fie de tip Ames, fie fac parte din subgrupul A.Br.001 / 002 (Fig. escorte 18 1 si 4). Analiza extinsa a SNP-urilor pe ramura Ames indica faptul ca exista 74 de izolate chinezesti in subgrupul A.Br.001 / 002 si 8 izolate chineze suplimentare (a se vedea tabelul inserat in Figura 1) care formeaza trei noduri noi sau prabusite puncte de ramificare intre A.Br.001 / 002 si izolatul Ames (Figura 4). In plus, exista un al patrulea nod cel mai apropiat de tulpina Ames care contine 10 izolate de tip Ames din Texas, o capra si 4 izolate bovine [9] prezentate in Figura 4 si inca 5 izolate asemanatoare cu Ames din CDC (colectia Brachman, vezi Metode si materiale). Locatia precisa pentru recuperarea acestor ultime izolate este necunoscuta, cu exceptia faptului ca provin din Texas. Aceste 19 izolate (8 chineze, 10 Texas) si tulpina Ames reprezinta o sub-linie A.Br.Ames, foarte rezolvata, bazata pe SNP. Aceste rezultate indica faptul ca tulpina Ames originala si un subgrup de 10 izolate din Texas sunt descendenti ai unei descendente rare, care altfel se gaseste doar in China.

Figura 4

Ramura Ames a lui B. anthracis . Aceasta figura arata relatia dintre tulpina Ames si rudele sale cele mai apropiate intr-o colectie mondiala [5]. Douazeci si noua din 31 de SNP originale [5] sunt definite prin pozitiile lor in genomul Ames (NC_003997) si pozitiile lor de-a lungul ramurii Ames. Ames are starea derivata pentru toate cele 29 de SNP-uri, iar cele 4 SNP-uri dintre Ames si Texas Goat sunt specifice doar pentru tulpina Ames [5]. A0728 a fost izolat in China in 1957, dar locatia specifica / sursa acestui izolat este necunoscuta.

MLVA: A.Br.001 / 002

Analiza MLVA cu 15 markeri (MLVA15) a celor 74 de izolate apartinand subgrupului A.Br.001 / 002 a dat 32 de genotipuri diferite (indicele diversitatii Nei = 0,108, figurile 1, 5a). Acest indice de diversitate ridicat indica faptul ca acest subgrup, raspandit in intreaga China (Figura 2), este un alt subgrup de B. anthracis cu o prezenta evolutiva lunga si extinsa in China.

Figura 5

MLVA 15 Analiza A. curve campulung muscel Br.001 / 002 si a subgrupului A.Br.Ames si, respectiv, a sub-liniei . Subgrupul A.Br.001 / 002 are un indice de diversitate relativ mare (a se vedea figura 2) si sugereaza ca acest subgrup are o istorie indelungata in China, cu focare repetate si eventual raspandita in toata tara.

Discutie

Antraxul uman a fost o problema veche si continua in multe regiuni rurale din China, unde s-a constatat ca pana la sase procente din probele de mediu sunt contaminate cu B. anthracis [2, 2]. O colectie de arhiva de 191 de izolate de B. anthracis a fost obtinuta din China, iar tiparea canonica SNP a indicat faptul ca doar 5 din cele 12 sub-linii / sub-grupuri mondiale ale acestui agent patogen au fost reprezentate in aceasta colectie. O caracteristica izbitoare a distributiei acestor B. anthracisizolatele din aceasta tara a fost descoperirea ca trei dintre cele cinci sub-linii / grupuri canSNPs (A.Br008 / 009, A.BrAust.94 si A.Br.Vollum) se gasesc predominant in provincia cea mai vestica chineza Xinjiang. Observatia anterioara [5] conform careia aceste trei sub-linii / sub-grupuri sunt genotipuri proeminente in India, Pakistan, Turcia si in cea mai mare parte a Europei sugereaza un model probabil de transmisie pentru antrax de-a lungul vechii rute comerciale cunoscute sub numele de Drumul Matasii [11] ca extins din Europa, Orientul Mijlociu, portiuni din Asia si in provincia Xinjiang si intreaga China, Figura 2.

Mai precis, 107 izolate au fost recuperate din „probe de sol” intre 1981-1982 din situri nespecificate relativ aproape de orasul Kashi din aceasta provincie. Kashi (de asemenea, Kashgar, Kaxgar, Kǝxkǝr) a fost un oras important de „oaza” de rascruce de-a lungul vechiului Drum al Matasii si dateaza de mai bine de 2.000 de ani [11]. In concordanta cu ideea ca ciclul de viata al B. anthracispoate fi mentinut de spori viabili in zone contaminate anterior, proiectul de supraveghere din 1990-1994 din China a descris mai tarziu trei regiuni din provincia Xinjiang in care au aparut anterior focare severe de antrax [2]. Doua dintre aceste orase, Zepu si Atushi, sunt situate la aproximativ 144 si, respectiv, 33 de kilometri de orasul Kashi. In studiul 1990–1994, Zepu a inregistrat 24 de sate cu 202 infectii umane, iar Atushi a inregistrat 4 sate cu 81 infectii umane. matrimoniale sfantu gheorghe

In ciuda unei corelatii clare intre genotipurile canSNP din radiatia A si spectrul de izolate gasite pe continentele trans-eurasiatice, exista un set de genotipuri in Europa care lipsesc in mod clar in China. Acestia sunt reprezentanti ai filialei B care par a fi raspanditori in mai multe state europene, inclusiv cel putin 27 de izolate B2 din Franta si izolate identificate atat in ​​ramurile B2, cat si B1 din Croatia, Germania, Polonia, Italia, Norvegia si Slovacia [5, 6 , 12]. Nu este evident de ce exemplele ramurii B se limiteaza in principal la Africa, aceasta regiune a Europei si o locatie mica in California, SUA. In afara de problemele de esantionare, ramura B nu pare sa fi participat la radiatia dinamica mondiala care a caracterizat ramura A [5].

Analize suplimentare cu markerii MLVA in evolutie rapida sugereaza ca stabilirea in China a doua dintre aceste subgrupuri / sub-linii, A.Br.Aust94 si A.Br.Vollum, a rezultat din evenimente relativ recente (Figura 3a si 3b). In ambele cazuri, un numar considerabil de izolate (44 si respectiv 15) sunt grupate in doar trei genotipuri MLVA15 diferite (indicii diversitatii Nei = 0,031 si respectiv 0,038, Figura 2).



  • dame de companie teleorman
  • matrimoniale caras severin
  • escorte obor
  • escorte br─âila
  • dame de companie mature pitesti
  • curve reghin
  • dame de companie sfantu gheorghe
  • escorte gay bucuresti
  • escorte sex la telefon
  • curve din oradea
  • escorte mature romania
  • curve blaj
  • anunturi matrimoniale craiova
  • curve falticeni
  • publitim matrimoniale oradea
  • curve moldovence
  • publi24 dame de companie
  • curve din caracal
  • curve drobeta turnu severin
  • escorte sector 6





Desi aceste rezultate pot reflecta o anumita prejudecata de esantionare, comparatia MLVA cu alte izolate mondiale din aceasta ramura indica faptul ca sublinia A.Br.Aust94 din China este cel mai strans legata de izolatele recuperate din focarul mare din 1997 din Victoria, Australia ( datele nu sunt afisate).

Prin contrast direct, analiza MLVA a 49 de izolate apartinand subgrupului A.Br.008 / 009 a dezvaluit un model mai complex cu 14 genotipuri MLVA15 diferite (Nei Diversity Index = 0.143, Figurile 1 si 3c). Aceasta este o constatare remarcabila, deoarece indica faptul ca o varietate de genotipuri MLVA persista in diferite soluri din care au fost recuperate izolatele A.Br.008 / 009. Aceste rezultate indica faptul ca A.Br.008 / 009, un subgrup major in Europa si Asia [5], a avut o istorie extinsa in China. Este dificil sa se determine originile precise ale subgrupului A.Br.008 / 009 (de exemplu China versus Europa) in acest moment, deoarece markerii MLVA care evolueaza rapid sunt supusi omoplasiei si reconstructiilor filogenetice potential inexacte. inverted yield curve

Sub-linia Ames pare sa fi provenit din subgrupul A.Br.001 / 002, un subgrup care are 106 izolate in colectia noastra din intreaga lume [5]. Saptezeci si patru dintre aceste aderari au fost izolate de focare din China, iar restul de 32 de izolate au fost recuperate in Marea Britanie, alte parti ale Europei, America de Nord si alte parti ale Asiei. Numarul mare de genotipuri MLVA15 (n = 32) printre cele 74 de izolate chineze si o distributie larga in toata tara indica faptul ca subgrupul A.Br.001 / 002 este o parte majora a structurii populatiei B. anthracis din aceasta regiune (Figura 5a). Acest subgrup pare, de asemenea, sa fie de baza pentru sub-linia Ames, indicand faptul ca 8 izolate din China si 11 izolate din Texas pot avea stramosi comuni originari din China (Figura 5b si [10]).

Cum a venit atunci descendenta Ames in Texas si de ce nu se gaseste aceasta descendenta in Europa? Acest lucru nu este inca cunoscut si face obiectul unor speculatii considerabile. Dupa mai multe relatari, se crede ca antraxul a fost introdus in statele de pe coasta Golfului (Louisiana si Texas) de primii colonisti din Europa. Stein [14, 15] indica faptul ca primele episoade inregistrate de antrax la animale din Louisiana au avut loc in 1835, 1851 si 1884; si in Texas in 1860 si 1880. Pana in 1916, cand a fost realizat un prim sondaj national pentru a obtine informatii la nivel national cu privire la incidenta antraxului, Texas avea deja 41 de judete care raportau infectii. Un compozit de focare compilat dupa cel de-al patrulea sondaj national de catre Departamentul Agriculturii al SUA intre anii 1916-1944 (Figura 6) indica trei buzunare majore de focare: una in California,

Figura 6

Incidente istorice antraxice intre 1915–1944 in Texas / Louisiana si Dakotas / Nebraska / Iowa. Adaptat din Stein (1945, [15]). Culorile mai inchise reprezinta focare severe, iar culorile mai deschise reprezinta focare sporadice. Culorile albastru si verde au fost folosite pentru a ilustra faptul ca doua genotipuri distincte (vestul Americii de Nord (WNA) si sub-linia Ames) au fost identificate in izolate „moderne” din aceste doua regiuni. Judetele marginite in galben in Texas indica judetele in care s-au produs incidente documentate de antrax intre 1974 si 2000. Numerele 1-4 indica judetele in care tulpina originala Ames, 2 probe de bovine si o proba de capra au fost analizate prin metodele actuale de genotipare. ca apartinand sub-liniei Ames. Analiza moleculara a peste 200 de izolate din Dakota de Nord si de Sud indica o predominanta a sub-liniei WNA in aceasta regiune.

O caracteristica importanta a focarelor din Texas este ca focarele „moderne” au avut loc in mod repetat in multe dintre aceleasi judete descrise in aceasta harta istorica (Figura 6 si Raportul USDA: Epizootiology and Ecology of Anthrax: http: //www.aphis. usda.gov/vs/ceah/cei/taf/emerginganimalhealthissues_files/anthrax.pdf). escorte dulci constanta Un studiu confirmat de cultura intre 1974-2000 a indicat ca 179 de izolate au fost raspandite in 39 de judete din Texas (judete conturate in galben) care sunt in general de acord cu modelele de dispersie observate in primele anchete nationale prezentate in Figura 6. Singura diferenta semnificativa este o trecere de la focarele istorice din regiunile de coasta la judetele mai centrale si sud-vestice in vremurile „moderne”. In mod similar, izolatele confirmate de cultura dintr-un focar din 2001 in Val Verde, Edwards, Real,

Se pare ca B. anthracis a fost introdus in Coasta Golfului, probabil de catre primii colonisti sau comercianti europeni prin New Orleans si / sau Galveston la inceputul pana la mijlocul anilor 1800. Boala a devenit stabilita de-a lungul regiunilor de coasta si apoi a devenit endemica in regiunile din Texas, unde sunt crescute in prezent bovine si alte animale sensibile. Sunt aceste B. anthracis , genotipuri de tip Ames din regiunea Big Bend (judetele Real, Kinney, Uvalde) din Texas reprezentative ale izolatelor ancestrale aduse pe coasta Golfului? Van Ert si colab. [5] au folosit sondaje SNP sinonime pentru a estima timpii de divergenta intre principalele grupuri de B. anthracisiar aceste estimari sugereaza ca descendenta vest-americana si nord-americana Ames au impartit stramosi comuni intre 2.825 si 5.651 de ani in urma. Extrapolarea la distantele SNP mult mai scurte dintre cel mai recent izolat chinezesc (A0728) si izolatele recente din Texas pe sub-linia Ames ar aproxima ca acesti doi au impartasit un stramos comun intre 145 si 290 de ani in urma. Aceste estimari ar fi in concordanta cu ipoteza ca un izolat de tip Ames a fost introdus in zona Galveston si / sau New Orleans la inceputul pana la mijlocul anilor 1800.

Aceasta expansiune relativ recenta este in contrast direct cu analizele sub-liniei vest-americane (WNA) care pare sa aiba o prezenta evolutiva antica si semnificativ mai lunga in America de Nord; acest grup se intinde din regiunile centrale ale Canadei si in Dakota de Nord si de Sud (Figura 6; [16]). Reconstructia filogenetica a> 250 de izolate occidentale din America de Nord indica faptul ca izolatele mai ancestrale ale acestei sub-linii se gasesc in zona superioara a Canadei centrale si prezinta un model de migratie in care cele mai tinere izolate se gasesc in focarele de bovine din Dakota de Nord / de Sud si Nebraska . Kenefic, Pearson si colab. [16] sugereaza ca izolatele ancestrale ar fi putut patrunde pe continentul nord-american prin dreapta beringiana acum 13.000 de ani.

Un model recent de nisa ecologica sugereaza ca focarele naturale de antrax sunt „concentrate intr-un coridor ingust din sud-vestul Texasului spre nord, in Dakotas si Minnesota” [17]. Acest model indica faptul ca conditii precum vegetatia, precipitatiile si altitudinea de-a lungul acestui coridor sunt adecvate pentru mentinerea focarelor de antrax care apar in mod natural la animale si animale salbatice. Desi inregistrarile istorice ofera dovezi care valideaza acest model, exista o anomalie moleculara si de genotipare: nu pare sa existe o legatura epidemiologica directa intre „mai tanarul” grup de tip Ames si descendenta vest-nord-americana. In ciuda a aproape 100 de ani de monitorizare de la primele tabele nationale de focar [15], exista inca o diviziune fizica clara intre izolatele asemanatoare cu Ames la sud si descendenta vest-nord-americana la nord (Figura 6). Acest decalaj nu este evident pana cand modelele spatiale nu sunt examinate in retrospectiva discontinuitatii genetice. Aceste observatii reflecta probabil constientizarea si controalele care au fost observate pentru focarele de antrax pe masura ce SUA a intrat in secolul al XX-lea.

Analiza limitata prin esantionare a izolatelor de pe coasta Texas / Louisiana impiedica orice concluzii cu privire la dominatia generala a sub-liniei Ames in aceasta zona si, de asemenea, nu putem exclude posibilitatea existentei altor subgrupuri / sub-linii care ar fi putut fi importate si chiar sa se stabileasca in mod tranzitoriu de-a lungul regiunii Golfului Texas / Louisiana in acelasi interval de timp.

Concluzie

Desi contine doar 5 din cele 12 genotipuri initiale canSNP utilizate pentru a defini o colectie de izolate la nivel mondial [5], analiza a 191 de izolate chinezesti B. matrimoniale crestine neoprotestante anthracis releva un impact interesant asupra distributiei globale. Diversitatea majora a acestor izolate este concentrata in provincia de vest a Xinjiangului si in special in orasul Kashi, centrul Drumului Matasii din jurul desertului Taklimakan in si din China. Aceste rezultate intaresc ideea ca aceasta regiune a Drumului Matasii a fost esentiala pentru raspandirea antraxului intre continentele trans-eurasiatice.

Pe langa cele trei subgrupuri distincte gasite in provincia Xinjiang de vest, regiunile centrale si estice ale Chinei sunt dominate de un subgrup canSNP diferit, foarte divers, A.Br.001 / 002. Acest subgrup este o prezenta majora in relatia cu colectia noastra din intreaga lume, deoarece 70% din toate izolatele si cea mai mare parte a diversitatii acestui subgrup erau in aceasta colectie chineza. Aceste rezultate sugereaza ca clusterul A.Br.001 / 002 ar putea fi originar din China. In cele din urma, tulpinile de tip Ames si Ames din Texas provin de la stramosi comuni din Mongolia Interioara din China ca o extensie a acestui subgrup. Este curios ca aceasta filiatie s-ar stabili in Texas, si poate in Louisiana, si nu in Europa. Acest lucru lasa in urma un decalaj istoric lipsit in filogeografia descendentei Ames.

Metode

B. anthracis izolate

191 B. anthracisizolatele din China utilizate in acest studiu au fost anterior izolate dintr-o varietate de surse si provincii din China (a se vedea fisierul suplimentar 1). O suta cincisprezece izolate provin din provincia Xinjiang din vestul Chinei, inclusiv 107 izolate din probe de sol. Restul izolatelor au fost recuperate din urmatoarele provincii, cu numarul de izolate in paranteza: Hebei (10), Gansu (8), Henan (2), Mongolia Interioara (10), Jiangxi (1), Liaoning (26), Sichuan (1) si 18 izolate unde provincia de origine nu era cunoscuta. In plus fata de cele 107 probe de sol din izolatele din provincia Xinjiang au fost obtinute din urmatoarele surse: sol (15 suplimentare), aer (4), bovin (3), bivol (1) blana (2), uman (25), laborator ( 1), marmota (1), oaie (3), porcina (3) si surse necunoscute (26). In plus fata de izolatele chinezesti exista 6 izolate care au fost utilizate pentru a descrie Figura 4 [9, 10] si inca 5 izolate care au fost obtinute din CDC ca parte a „Colectiei Brachman” (CDC ID # 34064, 34279, 402 , 482, 490). Toate cele 11 izolate apartin sub-liniei Ames si toate au fost izolate in Texas intre 1959–2007. Aceasta analiza include, de asemenea, tulpina Ames originala care a fost izolata in 1981 de bovine din judetul Jim Hogg.

Toate izolatele au fost initial genotipate pentru o mutatie fara sens plcR specifica speciei B. anthracis, care a fost sugerata ca fiind necesara pentru stabilizarea plasmidelor de virulenta [18]. Acest polimorfism nucleotidic unic pare a fi diagnostic pentru B. anthracis [19]. curve gura humorului In acest studiu, starea ancestrala pentru acest marker a fost utilizata pentru a inradacina arborele B. anthracis SNP la cel mai vechi si mai divers B. cereus / B. arbore thuringiensis . ADN-ul a fost izolat din fiecare dintre cele 191 de izolate asa cum s-a descris anterior [5].

CanSNP Genotyping

Testele de discriminare alelica TaqMan ™ -Minor Groove Binding (MGB) au fost proiectate pentru fiecare dintre cele 13 canSNP-uri si au fost descrise in detaliu de Van Ert si colab. [5]. Pozitiile genomice pentru fiecare canSNP si secventele de amorsare si sondele pentru fiecare sit pot fi gasite in tabelele suplimentare 4 si 5 din Van Ert si colab. [5].

Genotiparea MLVA

Analiza repetarii numarului variabil de locus cu loc variabil (VNTR) (MLVA) a fost utilizata pentru a determina diversitatea generala a izolatelor din fiecare subgrup si sub-linie. Primul set de 8 markeri folositi in aceasta analiza a fost descris initial de Keim si colab., [4] si un al doilea set de 7 markeri suplimentari au fost descrisi de Zinser [20]. Acest sistem MLVA cu 15 markeri, de inalta rezolutie, este descris in detaliu de Van Ert si colab. [5] cu pozitiile genomice si seturile de primer pentru aceste teste descrise in tabelele suplimentare 2 si 6 ale acestei referinte.

Inferatie filogenetica

Relatiile genetice dintre izolatele chineze au fost stabilite folosind o abordare ierarhica in care markerii canSNP in evolutie lenta, foarte conservati, au fost folositi mai intai pentru a plasa fiecare izolat in linia sa clonala adecvata. Cele 15 locuri VNTR, care evolueaza mai rapid, au fost apoi utilizate pentru a masura diversitatea genetica si pentru a determina numarul de genotipuri specifice in cadrul fiecaruia dintre aceste linii clonale. Arborii filogenetici care se alatura vecinilor au fost construiti atat pentru seturile de date canSNP, cat si MLVA utilizand PAUP (Analiza filogenetica folosind parsimonia) [21]; iar pachetul software MEGA 3 [22] a fost utilizat pentru a calcula media la distante de grup pentru fiecare dintre cele cinci subgrupuri / sub-linii canSNP.

Referinte

  1. 1.

    Dong SL: Progrese in controlul si cercetarea antraxului in China. Atelier international despre antrax: 1989; Winchester, Marea Britanie. 1989, Salisbury Medical Bulletin, Salisbury Printing Co., Ltd, Salisbury, Marea Britanie

    Google Scholar 

  2. 2.

    Liang X, Ma F, Li A: Supravegherea si controlul antraxului in China. Atelier international despre antrax: 1995; Winchester, Marea Britanie. 1995, Salisbury Medical Bulletin, Salisbury Printing Co., Ltd; Salisbury, Marea Britanie, 16-18. matrimoniale berceni

    Google Scholar 

  3. 3.

    Pearson T, Busch JD, Ravel J, Read TD, Rhoton SD, U’Ren JM, Simonson TS, Kachur SM, Leadem RR, Cardon ML, si colab. secventierea. Proc Natl Acad Sci SUA. 2004, 101 (37): 13536-13541. 10.1073 / pnas.0403844101.

    CAS PubMed Central PubMed Articol Google Scholar 

  4. 4.

    Keim P, Price LB, Klevytska AM, Smith KL, Schupp JM, Okinaka R, Jackson PJ, Hugh-Jones ME: Analiza repetata in tandem cu numar variabil a numarului variabil releva relatii genetice in Bacillus anthracis J Bacteriol. 2000, 182 (10): 2928-2936. 10.1128 / JB.182.10.2928-2936.2000.

    CAS PubMed Central PubMed Articol Google Scholar 

  5. 5.

    Van Ert MN, Easterday WR, Huynh LY, Okinaka RT, Hugh-Jones ME, Ravel J, Zanecki SR, Pearson T, Simonson TS, U’Ren JM si colab.: Structura populatiei genetice globale a Bacillus anthracis. Plus unu. 2007, 2 (5): e461-10.1371 / journal.pone.0000461.

    PubMed Central PubMed Articol Google Scholar 

  6. 6. povesticu curve

    Le Fleche P, Hauck Y, Onteniente L, Prieur A, Denoeud F, Ramisse V, Sylvestre P, Benson G, Ramisse F, Vergnaud G: Un tandem repeta baza de date pentru genomii bacterieni: aplicatie la genotiparea Yersinia pestis si Bacillus anthracis. BMC Microbiol. 2001, 1: 2-10.1186 / 1471-2180-1-2.

    CAS PubMed Central PubMed Articol Google Scholar 

  7. 7.

    Lista F, Faggioni G, Valjevac S, Ciammaruconi A, Vaissaire J, le Doujet C, Gorge O, De Santis R, Carattoli A, Ciervo A, si colab. -tandemul numeric repeta analiza. BMC Microbiol. 2006, 6: 33-10.1186 / 1471-2180-6-33.

    PubMed Central PubMed Articol Google Scholar 

  8. 8.

    Nei M: Analiza diversitatii genelor in populatiile subdivizate. Proc Natl Acad Sci SUA. 1973, 70 (12): 3321-3323. 10.1073 / pnas.70.12.3321.

    CAS PubMed Central PubMed Articol Google Scholar 

  9. 9.

    Kenefic LJ, Pearson T, Okinaka RT, Chung WK, Max T, Trim CP, Beaudry JA, Schupp JM, Van Ert MN, Marston CK si colab.: Texas izoleaza strans legate de Bacillus anthracis Ames. Emerg Infect Dis. 2008, 14 (9): 1494-1496. 10.3201 / eid1409. numar curve 080076.

    PubMed Central PubMed Articol Google Scholar 

  10. 10.

    Van Ert MN, Easterday WR, Simonson TS, U’Ren JM, Pearson T, Kenefic LJ, Busch JD, Huynh LY, Dukerich M, Trim CB, si colab. . J Clin Microbiol. 2007, 45 (1): 47-53. 10.1128 / JCM.01233-06.

    CAS PubMed Central PubMed Articol Google Scholar 

  11. 11.

    Lemnul F: Drumul Matasii: Doua mii de ani in inima Asiei. 2002, Berkeley si Los Angeles, CA: University of California Press

    Google Scholar 

  12. 12.

    Fouet A, Smith KL, Keys C, Vaissaire J, Le Doujet C, Levy M, Mock M, Keim P: Diversity among French Bacillus anthracis izolates. J Clin Microbiol. 2002, 40 (12): 4732-4734. 10.1128 / JCM.40.12.4732-4734.2002.

    PubMed Central PubMed Articol Google Scholar 

  13. 13.

    Geering WA: Anthrax in Australia. Atelier interregional de antrax ONU-OMS. Kathmandu, Nepal. 1997

    Google Scholar 

  14. 14. informatorul moldovei matrimoniale femei

    Stein CD: Antraxul la animale si relatia sa cu boala la om. Tex Rep Biol Med. 1953, 11 (3): 534-546.

    CAS PubMed Google Scholar 

  15. 15.

    Stein CD: Istoria si distributia antraxului la septel in Statele Unite. Vet Med. 1945, 40: 340-349.

    Google Scholar 

  16. 16.

    Kenefic LJ, Pearson T, Okinaka RT, Schupp JM, Wagner DM, Ravel J, Hoffmaster AR, Trim CP, Chung WK, Beaudry JA si colab. Origini precolumbiene pentru antraxul nord-american. Plus unu. 2009, 4 (3): e4813-10.1371 / journal.pone.0004813.

    PubMed Central PubMed Articol Google Scholar 

  17. 17.

    Blackburn JK, McNyset KM, Curtis A, Hugh-Jones ME: Modelarea distributiei geografice a Bacillus anthracis, agentul cauzal al bolii antraxului, pentru Statele Unite adiacente utilizand modelare de nisa predictiva ecologica [corectata]. Sunt J Trop Med Hyg. 2007, 77 (6): 1103-1110.

    PubMed Google Scholar 

  18. 18.

    Mignot T, Mock M, Robichon D, Landier A, Lereclus D, Fouet A: Incompatibilitatea dintre regulonii controlati PlcR si AtxA poate sa fi selectat o mutatie fara sens in Bacillus anthracis. Mol Microbiol. 2001, 42 (5): 1189-1198. 10.1046 / j.1365-2958. matrimoniale harghita 2001.02692.x.

    Articolul CAS PubMed Google Scholar 

  19. 19.

    Easterday WR, Van Ert MN, Simonson TS, Wagner DM, Kenefic LJ, Allender CJ, Keim P: Utilizarea polimorfismelor cu nucleotide unice in gena plcR pentru identificarea specifica a Bacillus anthracis. J Clin Microbiol. 2005, 43 (4): 1995-1997. 10.1128 / JCM.43.4.1995-1997.2005.

    CAS PubMed Central PubMed Articol Google Scholar 

  20. 20.

    Zinser G: Relatii evolutive si estimari ale ratei mutatiilor in Bacillus anthracis. 2002, Flagstaff: Northern Arizona University

    Google Scholar 

  21. 21.

    Swofford DL: PAUP: Analiza filogenetica folosind parsimonia (si alte metode), Versiunea 4. 1998, Sunderland, MA: Sinauer Associates

    Google Scholar 

  22. 22.

    Kumar S, Tamura K, Nei M: MEGA3: Software integrat pentru analiza genetica evolutiva moleculara si inaltarea secventei. Briefing-uri in bioinformatica. 1994, 5: 150-163. 10.1093 / bav / 5.2.150.

    Articol Google Scholar 

Descarcati referintele

Multumiri

Dorim sa recunoastem contributiile lui Matthew N. anunturi telegraf matrimoniale Van Ert pentru furnizarea unor perspective conceptuale si analitice pentru acest proiect. Aceasta lucrare a fost finantata partial de catre Directia Stiinta si Tehnologie a Departamentului de Securitate Interna sub numerele contractului: NBCH2070001 si HSHQDC-08-C00158.

Informatia autorului

Afilieri

  1. Departamentul de Stiinte Biologice, Northern Arizona University, Flagstaff, AZ, 86011-5640, SUA

    Tatum S Simonson, Richard T Okinaka, W Ryan Easterday, Lynn Huynh, Jana M U’Ren, Meghan Dukerich, Shaylan R Zanecki, Leo J Kenefic, Jodi Beaudry, James M Schupp, Talima Pearson, David M Wagner si Paul Keim

  2. Divizia Bioscience, Laboratorul National Los Alamos, Los Alamos New, Mexic, 87545, SUA

    Richard T Okinaka si Paul Keim

  3. Institutul de produse biologice Lanzhou, Lanzhou, PR, China

    Bingxiang Wang

  4. Laborator de investigatii epidemiologice, Centrul pentru Controlul si Prevenirea Bolilor, Atlanta, GA, 30333, SUA

    Alex Hoffmaster

  5. Institutul J Craig Venter, Rockville, Maryland, SUA

    Jacques Ravel

  6. Divizia de genomica a agentilor patogeni, Institutul de cercetare a genomicii translationale, Divizia de genomica a agentilor patogeni, 445 N Fifth Street, Phoenix, AZ, 85004, SUA

    Paul Keim

autorul corespunzator

Corespondenta cu Paul Keim.

Informatii suplimentare

Contributiile autorilor

TSS: Conceptia, achizitia si analiza datelor, interpretarea datelor, redactarea manuscrisului, proiectul final aprobat. RTO: Analiza si interpretarea datelor, elaborarea manuscrisului, proiectul final aprobat, BW: Achizitionarea si interpretarea datelor izolate, proiectul final aprobat, RE: Achizitia si interpretarea datelor semnaturii ADN, proiectul final aprobat, LYH: Achizitia si interpretarea ADN date de semnatura, proiect final aprobat, JMUR: Achizitie si interpretare ADN semnaturat, proiect final aprobat, MD: Achizitie si interpretare date semnatura ADN, proiect final aprobat, SRZ: Achizitie si interpretare date semnatura ADN, proiect final aprobat, LJK: Oferiti informatii despre relatia dintre izolatele din intreaga lume si cele din China, proiectul final aprobat, JB: Achizitionarea si interpretarea datelor, proiectul final aprobat, JMS:

PK: Responsabil pentru concepte, viziune si directie pentru intregul proiect, proiect de manuscris, proiect final aprobat.

Material suplimentar electronic

Fisierele originale ale autorilor trimise pentru imagini

Mai jos sunt linkurile catre fisierele originale trimise de autori pentru imagini.

Drepturi si permisiuni

Acces liber Acest articol este publicat sub licenta catre BioMed Central Ltd. Acesta este un articol cu ​​acces liber distribuit in conditiile Licentei de atribuire Creative Commons (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0), care permite utilizarea nerestrictionata , distributie si reproducere pe orice suport, cu conditia ca lucrarea originala sa fie citata in mod corespunzator.

Reimprimari si permisiuni

Despre acest articol

Citati acest articol

Simonson, TS, Okinaka, RT, Wang, B. si colab. Bacillus anthracis in China si relatia sa cu descendentii mondiali. BMC Microbiol 9, 71 (2009). https://doi.org/10.1186/1471-2180-9-71

Descarcati citatia

  • Primit: 21 noiembrie 2008

  • Acceptat: 15 aprilie 2009

  • Publicat: 15 aprilie 2009

  • DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2180-9-71

Cuvinte cheie

  • Drum de matase
  • Izolat chinezesc
  • Analiza polimorfismului nucleotidic unic
  • Colectie de arhiva
  • Analiza repetata a numarului multiplu de numar variabil locus